KR200183921Y1 - 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 복사관타입의 연소장치에 장착, 사용되는 열교환기의 열전달 효율을 증대시킨 열효율 증대용 열교환기에 관한 것이다.

본 고안은 몸체부와, 상기 몸체부 내부에 구비된 내,외측 튜브와, 상기 몸체부에 연통된 공기배출구 및 폐가스 배출구를 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 내측 튜브(4-1)의 내부에 지지수단을 구비한 중앙 튜브(4-3)가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안의 구성과 작용에 의하여 연소용 공기의 온도 상승에 따른 열전달 효율의 증대로 연료가 절감되고, 스트립으로 전달되는 열량의 감소가 방지되며, 폐가스 덕트나 폐가스 팬에 전달되는 폐가스의 온도 하강에 의해 이들 설비의 파손이 방지되는 한편, 버너의 불완전 연소를 해소하여 환경 오염이 줄게 되는 효과가 제공된다.

Description

복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR ENLARGEMENT OF HEAT EFFICIENCY IN RADIANT TUBE TYPE COMBUSTION APPARATUS}

본 고안은 열효율 증대용 열교환기에 관한 것으로, 특히 복사관타입의 연소장치에 장착, 사용되는 열교환기의 열전달 효율을 증대시킨 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기에 관한 것이다.

도 1은 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 연소제어상태도, 도 2는 종래 열교환기에 있어서의 가스 흐름도로서, 일반적으로 제철소에서는 스트립(미도시)의 잔류응력을 제거하기 위해서 어닐링 작업을 수행하는 소둔로 연소장치를 이용하여 스트립을 소정 온도로 가열하고 있다.

즉, 도 1에 보이는 연소장치는 파이롯트 버너(1), 메인 버너(2), 예열 공기통로(7), 열교환기(4), 복사관(3), 폐가스 팬(6), 폐가스 덕트(5), 공기 공급팬(8)으로 구성되어 고온의 열을 발생시키며, 이러한 연소장치는 공기를 가열하여 복사관(3)에서 고온의 열이 발생하도록 상기 파이롯트 버너(1)로 메인 버너(2)를 점화시키고, 이때 연료와 예열된 공기는 상기 버너(1,2)들에 의해 연소되어 복사관(3)의 내부에 고온의 폐가스를 발생시킨다.

이렇게 발생된 폐가스는 폐가스 덕트(5)와 폐가스 팬(6)을 통하여 외부로 빠져 나가며, 상기 폐가스에 의해 복사관(3)의 표면으로부터 발생하는 방사열은 대류와 복사를 통하여 상기 스트립에 전달되어 열처리한다.

이 과정에서 상기 버너(1,2)들에 공급되는 공기의 공급은 열효율이 좋은 푸쉬풀 타입(Push-Pull Type)으로 이루어지고, 이러한 공기공급 방법에서는 폐가스 팬(6)과 공기 공급팬(8)을 이용한다.

상기 폐가스의 흡입 압력과 공기 공급팬(8)의 공기압력에 의해서 유동하는 연소용 공기는 도 2에 도시된 열교환기(4)에서 공급되는 폐가스에 의해서 예열되고, 예열 공기통로(7)를 통하여 상기 버너(1,2)들쪽으로 공급된다.

종래의 열교환기(4)는 몸체부(4-4)와 내측 튜브(4-1), 외측 튜브(4-2), 공기배출구(7-1), 폐가스 배출구(7-2)로 구성되어 있으며, 이렇게 구성된 열교환기(4)는 상기 폐가스가 배출되는 U자 또는 W자 형상의 복사관(3) 하단부에 장착되어 있다.

이러한 열교환기의 예열과정은 연소용 공기공급팬(8)으로 가압된 연소용 공기가 연소용 공기공급구(4-5)를 통하여 내측튜브(4-1)의 내경에 공급되고, 이런 연소용 공기는 다시 내측튜브(4-1)의 외경과 외측튜브(4-2)의 내경 사이에 형성된 공간으로 이동한다. 이때 상기 복사관(3) 내부의 고온의 폐가스는 상기 연소용 공기에 열전달되어 예열시키고, 예열된 공기로 변환된다.

특히 연소용 공기의 예열과정은 외측 튜브(4-2) 선단부에서 더욱 활발하게 이루어지고, 상기 예열된 공기는 예열 공기통로(7)를 통하여 상기 버너(1,2)들쪽으로 전달된다.

이때, 이러한 종래의 열교환기(4)에 있어서는 상기와 같은 공기 예열과정에서 열효율을 높게 하기 위해 서로 다른 온도를 갖는 공기들이 접촉하는 내측 튜브(4-1) 및 외측 튜브(4-2)의 체적을 크게 하여 열효율을 높일 수 있으나, 상대적으로 복사관(3)을 통하여 스트립으로 전달되는 열량의 감소를 초래, 전체적인 열효율이 떨어지는 단점 때문에 연소용 공기온도를 효과적으로 예열시키는 데 한계가 있다.

또한, 외측 튜브(4-2)의 선단부에서 집중적으로 연소용 공기의 열교환이 이루어지고, 나머지는 외측 튜브(4-2)의 주위에서 열교환이 이루어지므로 연소용 공기의 온도를 상승시키는 데 한계가 있고, 내측 튜브(4-1)로 공급되는 연소용 공기는 거의 예열이 이루어지지 않은 상태에서 외측 튜브(4-2)의 내경으로 공급된다.

또한, 종래의 열교환기(4)는 단순한 중공관 형상의 내측 튜브(4-1) 및 외측 튜브(4-2)를 사용하기 때문에 열효율이 낮고, 버너(1,2)에 공급되는 연소용공기의 온도를 높게 공급하지 못하기 때문에 버너(1,2)의 불완전한 연소를 초래하는 단점이 있다.

또한, 열전달 효율이 상대적으로 적기 때문에 버너(1,2)의 불완전한 연소에 따른 환경 공해유발을 일으키는 단점이 있고, 열효율이 떨어질 경우 고온의 폐가스가 바로 폐가스 덕트(5)와 폐가스 팬(6)에 전달되어서 이들을 파손시키는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 고안의 목적은 열전달 효율 증대와 함께 버너들의 연소 효율을 극대화할 수 있는 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기를 제공함에 있다.

도 1은 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 연소제어상태도.

도 2는 종래 열교환기에 있어서의 가스 흐름도.

도 3은 본 고안에 따른 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기를 나타내는 조립단면도.

도 4는 본 고안에 따른 열효율 증대용 열교환기에 있어서의 가스 흐름도.

도 5는 도 4의 A-A'선 단면도.

도 6은 도 4의 B-B'선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 파이롯트 버너 2 : 메인 버너

3 : 복사관 4 : 열교환기

4-1 : 내측 튜브 4-2 : 외측 튜브

4-3 : 중앙 튜브 4-6 : 지지대

7-1 : 공기 배출구 7-2 : 폐가스 배출구

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 몸체부와, 상기 몸체부 내부에 구비된 내,외측 튜브와, 상기 몸체부에 연통된 공기배출구 및 폐가스 배출구를 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 내측 튜브(4-1)의 내부에 지지수단을 구비한 중앙 튜브(4-3)가 설치된 것을 특징으로 하는 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기가 제공된다.

이하, 양호한 실시예를 도시한 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 6은 본 고안에 따른 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기의 일실시예를 나타낸 것으로서, 이에 따른 열효율 증대용 열교환기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 내측튜브(4-1)의 내부에 상기 복사관(3)의 축심 방향과 일직선상으로 소정 길이를 갖는 중공관 형태의 중앙 튜브(4-3)가 설치되어있다.

이때, 상기 중앙 튜브(4-3)를 내측 튜브(4-1)의 내부에 설치한 것은 고온의 연소 폐가스를 복사관(3)의 중앙으로 유도하기 위함이고, 상기 중앙 튜브(4-3)는 상기 내측 튜브(4-1)와 동일한 재질로서 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전체적으로 ‘T’자 형상으로서 내측 양끝단부가 상기 내,외측 튜브(4-1,4-2)에 용접에 의하여 고정설치되어 있고, 이 양끝단부에 연결된 몸통부가 상기 내측 튜브(4-1)를 관통하여 상기 외측 튜브(4-2) 입구에서 용접에 의해 고정설치되어 있다.

또한, 고온의 연소 폐가스 배출에 따른 처짐을 방지하기 위해 상기 내측 튜브(4-1)와 중앙 튜브(4-3)의 사이의 중앙부에 소정 형상의 지지대(4-6)가 고정설치되어있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 고안의 작용을 설명한다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 연소 후 배출되는 연소 폐가스가 상기 복사관(3)과 동축상에 있는 중앙 튜브(4-3)를 통하여 일직선상태로 배출되므로 내측 튜브(4-1)로 연소용 공기가 공급되면서 연소 후 배출되는 높은 온도의 폐가스와 접촉되어 열교환이 이루어지고, 외측 튜브(4-2) 내경을 통과하면서 또다시 높은 온도의 폐가스와 접촉되어 넓은 접촉 면적 증대에 따른 연소용 공기의 온도가 상승되어진다.

즉, 복사관(3) 내부로 배출되는 연소 폐가스는 종래 외측 튜브(4-2) 외경으로 전량 배출되던 것이 상기 중앙 튜브(4-3)를 통해 폐가스의 일부가 배출되고, 외측 튜브(4-2)의 외경으로 일부 폐가스를 배출시켜서 연소용 공기의 온도가 최대한 상승된다.

이상에서와 같이, 본 고안에 따르면 연소용 공기의 온도 상승에 따른 열전달 효율의 증대로 연료가 절감되고, 스트립으로 전달되는 열량의 감소가 방지되며, 폐가스 덕트나 폐가스 팬에 전달되는 폐가스의 온도 하강에 의해 이들 설비의 파손이 방지된다.

또한, 버너의 불완전 연소를 해소하여 환경 오염이 줄게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 몸체부와, 상기 몸체부 내부에 구비된 내,외측 튜브와, 상기 몸체부에 연통된 공기배출구 및 폐가스 배출구를 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 내측 튜브(4-1)의 내부에 지지수단을 구비한 중앙 튜브(4-3)가 설치된 것을 특징으로 하는 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용 열교환기.